gptp协议

参考：

PTP（Precision Time Protocol）高精度时间同步协议+linuxptp代码学习_lichenxi_0528的博客-CSDN博客_ptp协议

车载以太网之时间同步协议gPTP - 知乎

GPTP-智能驾驶时间同步之利器_king110108的博客-CSDN博客_自动驾驶时间同步

gptp主要用于一个局域网内的各个节点的时钟同步，涉及到一些概念。

IEEE 802.1AS-2011

• gptp协议

gptp协议由三部分构成

1. Header （对所有gPTP都一样）
2. Body （取决于gPTP 报文类型）
3. TLV(type length value)

报文帧位于Mac层，mac帧的类型为Ethertype = 0x88F7。

• Header: 固定是34个字节，结构如下

• Body:根据gptp协议的类型决定（在Header中的Message type决定，取值范围如下）

gptp需要实现的任务

• BCMA：Best Master Clock Algorithm，最佳主时钟选择算法

当系统上电后，系统所有的设备都会发一条报文来参与主时钟竞选，每一个设备都会比较自己的时钟与其他设备的时钟信息，所有节点都这样，直到选出主时钟（一个GPTP系统可以预先设定一个主时钟（比如网关等），也可以通过BCMA算法得到）

• 频率同步：

每个节点的时钟频率不一致，比如实际时间过了100s, 从节点A计时是过了90s，所以从节点需要和主节点的时钟频率需要匹配 

原理：主节点过10s,从节点过 9s,那么这个偏差R = 10 / 9,然后每次从节点拿到时间就会*R ，来得到和主节点一样的时间。

偏差公式: R = (T3 - T1) / (T4 - T2) 

说白了R 就是两边的时间转换系数。

• 延时测量

为了将自己的时钟与master同步，slave必须测量出自己与master之间报文传递的延迟时间。时延测量使用到的上文中提到的PDelay_Req、PDelay_Resp和PDelay_Resp_Followup三种gPTP报文。具体的测量方式如下图所示：

从逻辑上理解：就是要算delay的时间，当到达T4时间的时候，slave拿到了T1~T4 ,所以按理说: slave---->master： delay = T4*R -T3

      master---->slave：delay = T2 -T1*R，

但是来回需要取平均，于是总的dealy：

delay = [ (T4*R -T3) + (T2 -T1*R) ] /2, 把公式整理下：

delay = [(T4 - T1)*R - (T3 - T2) ] /2

• 时间同步

按理算：T1到达Ta的时候，Tb = T1 + delay + (Tb-T2)*R  一定要*R,因为对于slave来说，经过了(Tb-T2)实际上转换到master的时间是 (Tb- T2) *R才行。

R = [Ta - ( T1 + delay) ]  / (Tb - T2),  于是可以实现 Ta  = Tb 

• 实现方式

• 设备在PTP这块采用的传输层协议是UDP。PTP协议使用的端口号是319和320，

#define EVENT_PORT        319
#define GENERAL_PORT      320

（1）319对应事件消息（EVENT），需要网口记录收发时间戳

（2）320对应普通消息（GENERAL），无需记录收发时间戳。

• 需要通过UDP接受发送5种报文：sync报文，Follow_Up报文，Delay_Follow_Up报文，Delay_Req报文，Delay_Resp报文。并针对master和slave端收发上述的报文做相应的逻辑处理。
• 如何设置某个设备为主时钟？